(57)【要約】  シンプルかつ安価な構成により、車両減速時の回生エネルギを効率的に回収でき、かつ、電気負荷へ安定的に電力供給する車両用電源装置。エンジン１１２が稼動しているときには２つのバッテリ１２０、１３０を直列に接続する。車両が減速したときには、発電機１１０が発生する回生電力を、直列に接続したバッテリ１２０、１３０に同時に充電し、直接ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて一般負荷１８０への電力供給を行う。車両が減速していないときには、直列接続されたバッテリ１２０、１３０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて一般負荷１８０へ電力を供給する。また、エンジン１１２が停止しているときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の動作を停止させ、２つのバッテリ１２０、１３０を並列接続に切り換えて、バッテリ１２０、１３０から一般負荷１８０へ１２Ｖで暗電流を供給する。
2011121974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が減速しているときに回生電力を発生させる発電機と、
前記発電機に接続し、前記回生電力を蓄える第１蓄電デバイスと、
前記第１蓄電デバイスと直列に接続可能であり、前記回生電力を蓄える第２蓄電デバイスと、
前記第２蓄電デバイスと電装品とを接続／切断する第１スイッチと、を有し、
前記車両の状態に応じて、前記発電機、前記第１蓄電デバイス、前記第２蓄電デバイス及び前記電装品の電気的な接続状態を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記車両のエンジンが稼動中であって前記車両が減速しているときには、前記発電機が発生した回生電力を、前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスに充電させ、
前記車両のエンジンが停止中であるときには、前記第１スイッチをオンにし、前記第２蓄電デバイスから前記電装品に給電させる、
車両用電源装置。
【請求項２】
前記第１蓄電デバイスは電気二重層キャパシタまたは鉛バッテリであり、前記第２蓄電デバイスは鉛バッテリである、請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記発電機及び前記第１蓄電デバイスと前記電装品とを電気的に接続し、入力した直流電圧をより低い直流電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備え、
前記制御手段は、
前記車両のエンジンが稼動中であるときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを作動させ、前記第１スイッチをオフにし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記発電機が発生した回生電力、あるいは、前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスに充電された電力を前記電装品に給電させ、
前記車両のエンジンが停止中であるときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させ、前記第１スイッチをオンにする、
請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記発電機及び前記第１蓄電デバイスと前記電装品とを接続／切断する、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと並列な第２スイッチを有し、
前記制御手段は、
前記車両のエンジンが稼動中であるときには、前記第２スイッチをオフにし、
前記車両のエンジンが停止中であるときには、前記第２スイッチをオンにし、前記電装品に対して前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスを並列に接続し、前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスから前記電装品に給電させる、
請求項３記載の車両用電源装置。
【請求項５】
前記第１蓄電デバイスと前記電装品とを接続／切断する第３スイッチと、
前記第１蓄電デバイスと前記第２蓄電デバイスとを接続／切断する第４スイッチと、を有し、
前記制御手段は、
前記車両のエンジンが稼動中であって前記車両が減速しているときには、前記第１スイッチをオンにし、前記第３スイッチをオフにし、前記第４スイッチをオンにし、前記発電機が発生した回生電力を前記電装品に給電させ、
前記車両のエンジンが稼動中であって前記車両が減速していないとき、あるいは、前記車両のエンジンが停止中であるには、前記第１スイッチをオンにし、前記第３スイッチをオンにし、前記第４スイッチをオフにし、前記電装品に対して前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスを並列に接続し、前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスから前記電装品に電力を供給させる、
請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項６】
前記発電機、前記第１蓄電デバイスと前記電装品とを接続／切断する第３スイッチを有し、
前記制御手段は、
前記車両のエンジンが稼動中であって前記車両が減速しているときには、前記第１スイッチをオンにし、前記第３スイッチをオフにし、前記発電機が発生した回生電力を前記電装品に給電させ、
前記車両のエンジンが稼動中であって前記車両が減速していないとき、あるいは、前記車両のエンジンが停止中であるには、前記第１スイッチをオンにし、前記第３スイッチをオンにし、前記第１蓄電デバイスから前記電装品に電力を供給させる、
請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項７】
前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスの充放電電流をそれぞれ測定する電流センサ、を有し、
前記制御手段は、
前記電流センサが測定した値に基づいて前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスの充電率を算出し、
前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスの充電率が所定値以上になるように、前記発電機の出力電圧、及び、前記発電機、前記第１蓄電デバイス、前記第２蓄電デバイス及び前記電装品の電気的な接続状態を制御する、
請求項１記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの車両に用いられる車両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点からハイブリッドカーおよび電気自動車が注目されており、その開発が急速に進められている。これらの自動車は、二次電池を有する電源からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力によりモータを駆動することによって、駆動輪の駆動力を得る構成を有する。なお、通常、ハイブリッドカーは、エンジンと電動機とを共用する電気自動車であり、広義では電気自動車の一種である。したがって、本明細書では、便宜上、特に断らない限り、「電気自動車」という用語を、ハイブリッドカーを含む広義の意味で使用する。【０００３】
上記構成を動力源として有する電気自動車に用いられる従来の車両用電源装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１には、公称電圧が異なる２つのバッテリ（例えば、リチウムイオンバッテリと鉛バッテリ）により構成される回生システムが開示されている。この回生システムでは、一般的な鉛バッテリである主電源と、主電源よりも充電受入性に優れ、かつ状態検出が容易な高性能バッテリ（例えば、リチウムイオンバッテリ）である副電源とが、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続されている。副電源には、発電機がダイレクトに接続されている。主電源は、副電源に優先して車両電気負荷へ電力供給を行い、副電源は、車両減速時に発電機にて発電される回生電力を回収し蓄電するとともに、主電源に対する冗長電源として使用される。この構成により、特許文献１では、車両減速時の回生エネルギを効率良く回収し、かつ電気負荷に対し安定電圧を供給できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２８９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の車両用電源装置には、以下の問題がある。【０００６】
リチウムイオンバッテリは、高性能ではあるが、高価なデバイスであるため、性能に見合ったシステムコストになりにくい。また、リチウムイオンバッテリは、車載して安全に使用するための充放電制御が難しく、リチウムイオンバッテリを車載して安全に使用するためには、高度な充放電制御が必要である。また、２種類のバッテリが存在するため、それぞれのバッテリに対する状態検知技術が必要となり、システム構成が複雑になる。しかも、リチウムイオンバッテリと鉛バッテリはそれぞれ車両の別の場所（例えば、前者は車室内、後者はエンジンルーム内）に設置せざるを得ないため、設計の自由度が低く、設置スペースの削減にも一定の限界がある。【０００７】
本発明の目的は、設計自由度の増大および設置スペースの削減を図りつつ、シンプルかつ安価な構成により、車両減速時の回生エネルギの回収を効率的に行い、かつ、電気負荷への電力供給を安定的に行うことができる車両用電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両用電源装置は、車両に搭載される発電機と、前記発電機に接続され、前記発電機にて発電される電力を蓄える第１蓄電デバイスと、前記第１蓄電デバイスと直列に接続可能な第２蓄電デバイスと、前記発電機および前記第１蓄電デバイスと電装品との間に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１蓄電デバイスと前記第２蓄電デバイスとを直列または並列の接続状態に切り換える切り換え手段と、前記発電機、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、および前記切り換え手段の動作をそれぞれ制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、車両減速時に前記発電機にて発電される回生電力を、直列に接続された前記第１蓄電デバイスおよび前記第２蓄電デバイスに充電し、かつ、前記電装品に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて給電するよう、前記発電機の出力電圧、ならびに前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記切り換え手段の作動状態を制御する。好ましくは、前記第１蓄電デバイスは、鉛バッテリであり、前記第２蓄電デバイスは、鉛バッテリである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、設計自由度の増大および設置スペースの削減を図りつつ、シンプルかつ安価な構成により、車両減速時の回生エネルギの回収を効率的に行い、かつ、電気負荷への電力供給を安定的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る車両用電源装置を含む電源システムの構成を示すブロック図
【図２】図１の電源システムの全体動作を示すフローチャート
【図３】図２の始動処理の内容を示すフローチャート
【図４】並列から直列へのバッテリの接続の切り換え手順を示す図
【図５】図２のバッテリ状態検出処理の内容を示すフローチャート
【図６】図２の回生発電制御処理の内容を示すフローチャート
【図７】図６の発電制御処理の内容を示すフローチャート
【図８】図２の補充電処理の内容を示すフローチャート
【図９】図２の停止処理の内容を示すフローチャート
【図１０】直列から並列へのバッテリの接続の切り換え手順を示す図
【図１１】本発明の実施の形態２に係る車両用電源装置を含む電源システムの構成を示すブロック図
【図１２】図１１の電源システムの全体動作を示すフローチャート
【図１３】図１２の始動処理の内容を示すフローチャート
【図１４】バッテリ単体から直列への接続の切り換え手順を示す図
【図１５】図１２のバッテリ状態検出処理の内容を示すフローチャート
【図１６】図１２の回生発電制御処理の内容を示すフローチャート
【図１７】図１６の発電制御処理の内容を示すフローチャート
【図１８】図１２の補充電処理の内容を示すフローチャート
【図１９】図１２の停止処理の内容を示すフローチャート
【図２０】直列からバッテリ単体への接続の切り換え手順を示す図
【図２１】本発明の実施の形態３に係る車両用電源装置を含む電源システムの構成を示すブロック図
【図２２】図２１の電源システムの全体動作を示すフローチャート
【図２３】図２２のバッテリ状態検出処理の内容を示すフローチャート
【図２４】図２２のモード処理の内容を示すフローチャート
【図２５】回生モードから走行モードへの切り換え手順を示す図
【図２６】走行モードから回生モードへの切り換え手順を示す図
【図２７】図２２の回生発電制御処理の内容を示すフローチャート
【図２８】図２７の発電制御処理の内容を示すフローチャート
【図２９】図２２の補充電処理の内容を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用電源装置を含む電源システムの構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示す電源システム１００は、発電機１１０、２つのバッテリ（第１バッテリ１２０と第２バッテリ１３０）、２つの電流センサ１２２、１３２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０、４つの車載リレー（第１車載リレー１５０、第２車載リレー１５２、第３車載リレー１５４、および第４車載リレー１５６）、電源ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１６０、スタータ１７０、スタータリレー１７２、および車載の他の一般負荷（電装品）１８０を有する。上記構成要素のうち、２つのバッテリ１２０、１３０、２つの電流センサ１２２、１３２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０、４つの車載リレー１５０〜１５６、および電源ＥＣＵ１６０は、電源装置を構成する。なお、以下では、スタータ１７０と他の一般負荷（電装品）１８０とを総称して「電気負荷」と呼ぶことにする。
【００１４】
発電機１１０は、車両の減速時に、エンジン１１２の回転が伝達されて発電し、回生エネルギの電力を出力する。例えば、発電機１１０は、ＩＣレギュレータ付きの大容量オルタネータ（例えば、１５０Ａクラス）であり、エンジン１１２によってベルト駆動されて、電源ＥＣＵ１６０から指示された電圧（例えば、２９Ｖの電圧）を発生する。また、電源ＥＣＵ１６０の制御により、車両の減速時以外にも、必要に応じて、発電機１１０を駆動（発電）させることも可能である。発電機１１０は、第１バッテリ１２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４０にそれぞれ接続されている。
【００１５】
なお、本実施の形態では、発電機１１０としてオルタネータを用いているが、これに限定されない。例えば、発電機１１０として、オルタネータに代えて、モータジェネレータを採用することも可能である。モータジェネレータは、１台で電動機（モータ）の機能と発電機（ジェネレータ）の機能とを兼ね備えたものである。また、発電機１１０は、エンジン１１２によるベルト駆動に代えて、例えば、車軸やクランク軸などに、ギヤやベルトなどの伝達手段によって接続したり、あるいは、直接連結したりしてもよい。
【００１６】
２つのバッテリ（第１バッテリ１２０と第２バッテリ１３０）は、例えば、いずれも公称電圧１２Ｖの一般的な鉛バッテリであり、１２〜１３Ｖの電圧を発生し、電気負荷（スタータ１７０、一般負荷１８０）への電力供給を行う。鉛バッテリは、技術的に確立されているため、システムとして安全であるとともに、比較的安価な蓄電デバイスであるため、システムコストも比較的安価にすることができる。後で詳述するが、２つのバッテリ１２０、１３０は、エンジン始動後は直列に接続されており、車両減速時に発電機１１０にて発生した回生エネルギを回収し蓄電する。２つのバッテリ１２０、１３０を直列に接続して充電することにより、高い電圧での充電が可能となり、回生エネルギの回収を効率的に行うことができる。バッテリ１２０、１３０は、このように回生エネルギを充電するため、充電電流が大きくなる充電受入性に優れたバッテリであることが好ましい。例えば、アイドリングストップ用の鉛バッテリは、充電受入性に優れているため、特に好ましい。また、２つのバッテリ１２０、１３０は、１つのユニットへのモジュール化を可能にするため、同じ種類のバッテリであることが好ましい。２つのバッテリ１２０、１３０をモジュール化することにより、設計の自由度が増大し、かつ、設置スペースも削減することができる。
【００１７】
なお、本実施の形態では、システムの低コスト化や簡単化などを考慮して、バッテリ１２０、１３０として鉛バッテリを用いているが、これに限定されない。例えば、バッテリ１２０、１３０として、鉛バッテリに代えて、ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリなどを用いることも可能である。
【００１８】
電流センサ１２２は、第１バッテリ１２０の状態を検出するために第１バッテリ１２０の充放電電流を測定するための電流センサである。また、電流センサ１３２は、第２バッテリ１３０の状態を検出するために第２バッテリ１３０の充放電電流を測定するための電流センサである。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、直流電圧をこれよりも低い別の直流電圧に変換する降圧方向タイプのＤＣ／ＤＣコンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、入力電圧として、例えば、バッテリ充電時は最大で２９Ｖ（＝１４.５Ｖ×２）、バッテリ放電時は最大で２４Ｖ（＝１２Ｖ×２）の電圧を、少なくともこの範囲で入力可能である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、出力電圧として、例えば、１２.５〜１４.５Ｖの電圧を出力可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電圧は、電源ＥＣＵ１６０によって制御される。例えば、通常は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電圧を１２.５Ｖに制御して電気負荷（スタータ１７０、一般負荷１８０）への電力供給を行うが、第２バッテリ１３０のみを充電するモードのときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電圧を１４.５Ｖに制御する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電圧は、バッテリ１２０、１３０の充電量に応じて調整される。なお、第１バッテリ１２０のみを充電するモードのときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電圧を１２.５Ｖに制御した状態で、発電機の出力電圧を１４.５Ｖに制御する。
【００２０】
４つの車載リレー（第１車載リレー１５０、第２車載リレー１５２、第３車載リレー１５４、および第４車載リレー１５６）は、エンジン１１２のオン（始動）／オフ（停止）に応じて２つのバッテリ１２０、１３０の接続を並列または直列に切り換えるために用いられる。４つの車載リレー１５０〜１５６は、それぞれ、電源ＥＣＵ１６０からの制御信号によってＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。
【００２１】
第１車載リレー１５０は、第１バッテリ１２０と第２バッテリ１３０（厳密には第２バッテリ１３０用の電流センサ１３２）との間に設けられている。第２車載リレー１５２は、一端が第１バッテリ１２０と第１車載リレー１５０との間に接続され、他端が接地されている。第３車載リレー１５４は、一端が発電機１１０と第１バッテリ１２０（厳密には第１バッテリ１２０用の電流センサ１２２）との間に接続され、他端がＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と一般負荷１８０との間に接続されている。第４車載リレー１５６は、一端が第１車載リレー１５０と第２バッテリ１３０（厳密には第２バッテリ１３０用の電流センサ１３２）との間に接続され、他端がＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と一般負荷１８０との間に接続されている。後述するように、４つの車載リレー１５０〜１５６のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによって、発電機１１０からバッテリ１２０、１３０への充電回路およびバッテリ１２０、１３０から電気負荷（スタータ１７０、一般負荷１８０）への給電回路が適宜選択される。
【００２２】
２つのバッテリ１２０、１３０を直列に接続して充電する場合、第１車載リレー１５０には発電機１１０から回生エネルギの大電流が流れるため、第１車載リレー１５０は、大容量対応のリレー（例えば、１５０Ａクラス）でなければならない。これに対し、他の車載リレー１５２、１５４、１５６は、バッテリ１２０、１３０から電気負荷（スタータ１７０、一般負荷１８０）への電力供給に使用されるため、第１車載リレー１５０に比べて大容量対応である必要はなく、例えば、４０Ａクラスのリレーでもよい。
【００２３】
電源ＥＣＵ１６０は、当該電源システム１００を総合的に制御する。具体的には、例えば、電源ＥＣＵ１６０は、エンジン１１２のオン（始動）／オフ（停止）に応じて２つのバッテリ１２０、１３０の接続を並列または直列に切り換えるために、４つの車載リレー１５０〜１５６のＯＮ（閉）／ＯＦＦ（開）を制御する。また、電源ＥＣＵ１６０は、各バッテリ１２０、１３０の電圧および充放電電流を測定し、電流積算によって各バッテリ１２０、１３０の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を算出する。また、電源ＥＣＵ１６０は、発電機１１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御する。また、電源ＥＣＵ１６０は、後述する他の制御を行う。電源ＥＣＵ１６０の制御内容については、図２以降のフローチャートを用いて、後で詳述する。なお、電源ＥＣＵ１６０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを記録したＲＯＭ（Read Only Memory）、およびプログラム実行用のＲＡＭ（Random Access Memory）から構成されている（いずれも図示せず）。
【００２４】
スタータ１７０は、エンジン１１２を始動（クランキング）する際に使用されるモータである。スタータ１７０は、走行途中に停車してアイドリングストップした後のエンジン再始動にも使用される。スタータ１７０への通電は、エンジンの始動スイッチである図示しないイグニッション（ＩＧ）スイッチをエンジンスタート位置（ＳＴ位置）に投入してスタータリレー１７２をＯＮすることによって行われる。
【００２５】
一般負荷１８０は、例えば、車両に搭載される各種ランプ類やワイパ、オーディオ機器、ナビゲーション装置、空調装置などである。
【００２６】
本実施の形態では、エンジン１１２が稼動しているときには２つのバッテリ１２０、１３０を直列に接続する。そして、車両が減速したときには、発電機１１０が発生する回生電力を、直列に接続したバッテリ１２０、１３０に、高い電圧で同時に充電する。例えば、この場合、１つのバッテリを１４.５Ｖで充電すると、２つのバッテリで２９Ｖの充電が可能になる。また、このように回生電力が発生しているときは、直列に接続したバッテリ１２０、１３０への充電とともに、発電機１１０から直接ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて（電圧を降圧して）一般負荷１８０へ１２Ｖで電力を供給する。
【００２７】
また、車両が減速していないときには、直列接続されたバッテリ１２０、１３０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて（電圧を降圧して）一般負荷１８０へ、１２Ｖの電力を供給する。
【００２８】
また、エンジン１１２が停止しているときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を動作し続けることは電力を消費するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の動作を停止させ、２つのバッテリ１２０、１３０を並列接続に切り換えて、バッテリ１２０、１３０から一般負荷１８０へ１２Ｖで暗電流を供給する。
【００２９】
また、充電と放電を繰り返すうちに、２つのバッテリ１２０、１３０の充電率（ＳＯＣ）が異なってくるため、本実施の形態では、２つのバッテリ１２０、１３０の充電率を所定値以上にそろえる手段を設けている（後述する補充電処理）。
【００３０】
上記のように、電源ＥＣＵ１６０は、エンジン１１２のオン／オフに応じて２つのバッテリ１２０、１３０の接続を並列または直列に切り換える。このときの４つの車載リレー１５０〜１５６のＯＮ／ＯＦＦ状態は、次の通りである。
【００３１】
２つのバッテリ１２０、１３０を並列に接続する場合、電源ＥＣＵ１６０は、第１車載リレー１５０をＯＦＦ（開）状態、第２車載リレー１５２をＯＮ（閉）状態、第３車載リレー１５４をＯＮ（閉）状態、第４車載リレー１５６をＯＮ（閉）状態、にそれぞれ制御する。この場合、電源ＥＣＵ１６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を停止（オフ）させる。
【００３２】
このとき、バッテリ１２０、１３０から一般負荷１８０への給電回路として、第１バッテリ１２０→第３車載リレー１５４→一般負荷１８０という回路と、第２バッテリ１３０→第４車載リレー１５６→一般負荷１８０という回路とが形成される。
【００３３】
一方、２つのバッテリ１２０、１３０を直列に接続する場合、電源ＥＣＵ１６０は、第１車載リレー１５０をＯＮ（閉）状態、第２車載リレー１５２をＯＦＦ（開）状態、第３車載リレー１５４をＯＦＦ（開）状態、第４車載リレー１５６をＯＦＦ（開）状態、にそれぞれ制御する。この場合、電源ＥＣＵ１６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を起動（オン）させる。
【００３４】
このとき、発電機１１０からバッテリ１２０、１３０への充電回路として、発電機１１０→直列接続されたバッテリ１２０、１３０という回路が形成される。また、バッテリ１２０、１３０から一般負荷１８０への給電回路として、直列接続されたバッテリ１２０、１３０→ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０→一般負荷１８０という回路が形成される。なお、この場合、一般負荷１８０への給電回路として、発電機１１０→ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０→一般負荷１８０という、発電機１１０から直接給電される回路も形成される。
【００３５】
次いで、上記構成を有する電源システム１００の動作について、図２〜図１０を用いて説明する。ここで、図２は、電源システム１００の全体動作を示すフローチャート、図３は、図２の始動処理の内容を示すフローチャート、図４は、並列から直列へのバッテリの接続の切り換え手順を示す図、図５は、図２のバッテリ状態検出処理の内容を示すフローチャート、図６は、図２の回生発電制御処理の内容を示すフローチャート、図７は、図６の発電制御処理の内容を示すフローチャート、図８は、図２の補充電処理の内容を示すフローチャート、図９は、図２の停止処理の内容を示すフローチャート、図１０は、直列から並列へのバッテリの接続の切り換え手順を示す図である。なお、これらのフローチャートは、図示しない記憶装置（例えば、ＲＯＭなど）に制御プログラムとして記憶されており、図示しないＣＰＵによって実行される。
【００３６】
まず、ステップＳ１０００で、電源ＥＣＵ１６０は、図示しないイグニッション（ＩＧ）スイッチがＯＮされたか否かを判断する。具体的には、電源ＥＣＵ１６０は、イグニッションスイッチがエンジンスタート位置（ＳＴ位置）に投入された場合に、イグニッションスイッチがＯＮされたと判断する。この判断の結果として、イグニッションスイッチがＯＮされた場合は（Ｓ１０００：ＹＥＳ）、ステップＳ２０００に進み、イグニッションスイッチがＯＮされていない場合は（Ｓ１０００：ＮＯ）、待機する。
【００３７】
ステップＳ２０００では、電源ＥＣＵ１６０は、始動処理を行う。この始動処理の内容は、図３のフローチャートに示す通りである。
【００３８】
まず、ステップＳ２１００で、電源ＥＣＵ１６０は、エンジン１１２を始動させる。具体的には、電源ＥＣＵ１６０は、スタータリレー１７２をＯＮして、並列接続されたバッテリ１２０、１３０からスタータ１７０を通電させる。これにより、エンジン１１２が始動する。
【００３９】
そして、ステップＳ２２００で、電源ＥＣＵ１６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を起動（オン）させる。
【００４０】
そして、ステップＳ２３００で、電源ＥＣＵ１６０は、４つの車載リレー１５０〜１５６を制御して、２つのバッテリ１２０、１３０の接続を並列から直列に切り換える。このときの具体的な切り換え手順は、図４に示す通りである。この切り換え手順により、２つのバッテリ１２０、１３０の接続を、安全かつ確実に、並列から直列に切り換えることができる。その後、制御手順は、図２のメインフローチャートにリターンする。
【００４１】
次に、ステップＳ３０００で、電源ＥＣＵ１６０は、バッテリ状態検出処理を行う。このバッテリ状態検出処理の内容は、図５のフローチャートに示す通りである。
【００４２】
まず、ステップＳ３１００で、電源ＥＣＵ１６０は、バッテリの測定を行う。具体的には、電源ＥＣＵ１６０は、第１バッテリ１２０の電流（Ｉ１）と電圧（Ｖ１）を測定するとともに、第２バッテリ１３０の電流（Ｉ２）と電圧（Ｖ２）を測定する。第１バッテリ１２０の電流（Ｉ１）は、電流センサ１２２によって検出され、第２バッテリ１３０の電流（Ｉ２）は、電流センサ１３２によって検出される。
【００４３】
そして、ステップＳ３２００で、電源ＥＣＵ１６０は、バッテリ状態の算出を行う。具体的には、電源ＥＣＵ１６０は、例えば、電流センサ１２２の検出結果（充放電の電流値）を積算して第１バッテリ１２０のＳＯＣ（以下「ＳＯＣ１」と表記する）を算出し、また、電流センサ１３２の検出結果（充放電の電流値）を積算して第２バッテリ１３０のＳＯＣ（以下「ＳＯＣ２」と表記する）を算出する。このように、バッテリに流れ込む電流とバッテリから流れ出す電流を積算することによって（いわゆるクーロンカウント処理）、バッテリのＳＯＣを算出することができる。なお、バッテリ１２０、１３０のＳＯＣの算出方法は、クーロンカウント処理に限定されず、他の周知の任意の方法を採用することができる。その後、制御手順は、図２のメインフローチャートにリターンする。
【００４４】
次に、ステップＳ４０００で、電源ＥＣＵ１６０は、回生発電制御を行う。この回生発電制御の内容は、図６のフローチャートに示す通りである。
【００４５】
まず、ステップＳ４１００で、電源ＥＣＵ１６０は、車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上であり、かつ、車両が減速中である、か否かを判断する。ここで、車速が所定値以上であるか否かを判断するのは、現在の車速が回生発電に適しているか否か、つまり、回生発電に必要な運動エネルギが車両にあるか否かを判断するためである。回生エネルギは車両の運動エネルギを電気エネルギに変換したものであり、車速が低いと運動エネルギも小さいため、回生エネルギ量は期待できない。また、車両が減速中であるか否かは、例えば、車両の車速情報に基づいて、または、ブレーキの踏み込み度（ブレーキが踏まれているか否か）に基づいて判断される。この判断の結果として、車速が所定値（１０ｋｍ／ｈ）以上であり、かつ、車両が減速中である場合は（Ｓ４１００：ＹＥＳ）、ステップＳ４２００に進み、そうでない場合、つまり、車速が所定値（１０ｋｍ／ｈ）未満であり、または、車両が減速中でない（つまり、加速時や定常走行時、アイドリング時など）場合は（Ｓ４１００：ＮＯ）、直ちに図２のメインフローチャートにリターンする。
【００４６】
ステップＳ４２００では、電源ＥＣＵ１６０は、発電機１１０に対して発電制御を行う。この発電制御では、各バッテリ１２０、１３０の電圧Ｖ１、Ｖ２が所定値（例えば、１４.５Ｖ）を超えないように制御される。鉛バッテリは、あまり高い電圧を与えると、劣化が進むためである。また、この発電制御では、２つのバッテリ１２０、１３０の少なくともいずれか一方のＳＯＣが１００％以上になった場合、発電機１１０の発電を停止させる。鉛バッテリは、過充電によっても劣化が進むためである。この発電制御の内容は、図７のフローチャートに示す通りである。
【００４７】
まず、ステップＳ４２１０で、電源ＥＣＵ１６０は、第１バッテリ１２０の充電状態（ＳＯＣ１）が１００％以上であり、または、第２バッテリ１３０の充電状態（ＳＯＣ２）が１００％以上である、か否かを判断する。この判断の結果として、第１バッテリ１２０の充電状態（ＳＯＣ１）が１００％以上であり、または、第２バッテリ１３０の充電状態（ＳＯＣ２）が１００％以上である場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０の少なくともいずれか一方のＳＯＣが１００％以上になった場合は（Ｓ４２１０：ＹＥＳ）、ステップＳ４２２０に進み、そうでない場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０のＳＯＣが両方とも１００％未満である場合は（Ｓ４２１０：ＮＯ）、ステップＳ４２３０に進む。
【００４８】
ステップＳ４２２０では、電源ＥＣＵ１６０は、発電機１１０の発電を停止させる。その後、制御手順は、図２のメインフローチャートにリターンする。
【００４９】
一方、ステップＳ４２３０では、電源ＥＣＵ１６０は、さらに、第１バッテリ１２０の電圧（Ｖ１）が所定値（例えば、１４.５Ｖ）を超えており、または、第２バッテリ１３０の電圧（Ｖ２）が所定値（例えば、１４.５Ｖ）を超えている、か否かを判断する。この判断の結果として、第１バッテリ１２０の電圧（Ｖ１）が所定値（１４.５Ｖ）を超えており、または、第２バッテリ１３０の電圧（Ｖ２）が所定値（１４.５Ｖ）を超えている場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０の少なくともいずれか一方の電圧が所定値（１４.５Ｖ）を超えている場合は（Ｓ４２３０：ＹＥＳ）、ステップＳ４２４０に進み、そうでない場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０の電圧Ｖ１、Ｖ２が両方とも所定値（１４.５Ｖ）以下である場合は（Ｓ４２３０：ＮＯ）、ステップＳ４２５０に進む。
【００５０】
ステップＳ４２４０では、電源ＥＣＵ１６０は、発電機１１０への出力指令値を目標値（例えば、２９Ｖ）よりも低く設定する。その後、制御手順は、図２のメインフローチャートにリターンする。
【００５１】
一方、ステップＳ４２５０では、電源ＥＣＵ１６０は、発電機１１０への出力指令値を目標値（２９Ｖ）に設定する。その後、制御手順は、図２のメインフローチャートにリターンする。
【００５２】
なお、ステップＳ４２４０の制御内容は、上記の例に限定されない。この場合、所定値（１４.５Ｖ）を超えているバッテリの電圧を所定値（１４.５Ｖ）以下に下げることができれば、どのような制御方法を採用してもよい。例えば、いわゆるＰＩＤ制御を利用して、所定値（１４.５Ｖ）を超えているバッテリの電圧を所定値（１４.５Ｖ）に収束させる制御を行うことも可能である。
【００５３】
次に、ステップＳ５０００で、電源ＥＣＵ１６０は、補充電処理を行う。この補充電処理は、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差が大きくならないようにするため、または、各バッテリ１２０、１３０のＳＯＣの値が所定値以下になったときに充電するための制御である。前者は、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差が大きくなると、直列の接続状態における充放電特性が劣化するためである。また、後者は、ＳＯＣが低下すると、鉛バッテリの劣化が進むためである。この補充電処理の内容は、図８のフローチャートに示す通りである。
【００５４】
まず、ステップＳ５１００で、電源ＥＣＵ１６０は、第１バッテリ１２０の充電状態ＳＯＣ１が所定値Ａ未満であり、かつ、第２バッテリ１３０の充電状態ＳＯＣ２が所定値Ａ未満である、か否かを判断する。ここで、所定値Ａは、例えば、８０〜９０％の範囲内の適当な値である。この判断の結果として、第１バッテリ１２０の充電状態ＳＯＣ１が所定値Ａ未満であり、かつ、第２バッテリ１３０の充電状態ＳＯＣ２が所定値Ａ未満である場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０のＳＯＣが両方とも所定値Ａ未満である場合は（Ｓ５１００：ＹＥＳ）、ステップＳ５２００に進み、そうでない場合は（Ｓ５１００：ＮＯ）、ステップＳ５３００に進む。
【００５５】
ステップＳ５２００では、電源ＥＣＵ１６０は、２つのバッテリ１２０、１３０を直列で同時に充電させる。具体的には、この場合、電源ＥＣＵ１６０は、車両が走行している限り、２つのバッテリ１２０、１３０の接続状態を直列のままに維持する。このときの補充電は、車両が減速中か否かにかかわらず、バッテリの劣化回避のために直ちに２つのバッテリ１２０、１３０に対して行う必要がある。このため、車両が減速中のときには、この機会を利用して、回生エネルギをバッテリ１２０、１３０に充電し、一方、車両が減速中でないとき、つまり、走行中のときには、発電機１１０を強制的に２９Ｖで発電させてバッテリ１２０、１３０を充電する。これにより、車両減速時に発電機１１０にて発生する回生エネルギまたは車両走行時に発電機１１０にて強制発電される電力が直列のバッテリ１２０、１３０に同時に充電される（発電機１１０→直列接続されたバッテリ１２０、１３０という充電回路）。このような同時充電は、２つのバッテリ１２０、１３０の少なくともいずれか一方のＳＯＣが所定値Ａ以上になるまで継続される。なお、充電中は、上記のように、発電機１１０から直接ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて（電圧を降圧して）一般負荷１８０への電力供給を行う（発電機１１０→ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０→一般負荷１８０という給電回路）。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０が停止（オフ）状態にあれば、電源ＥＣＵ１６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を起動（オン）させる。
【００５６】
一方、ステップＳ５３００では、電源ＥＣＵ１６０は、さらに、第１バッテリ１２０の充電状態ＳＯＣ１のみが所定値Ａ未満であるか否かを判断する。この判断の結果として、第１バッテリ１２０の充電状態ＳＯＣ１のみが所定値Ａ未満である場合は（Ｓ５３００：ＹＥＳ）、ステップＳ５４００に進み、そうでない場合は（Ｓ５３００：ＮＯ）、ステップＳ５５００に進む。
【００５７】
ステップＳ５４００では、電源ＥＣＵ１６０は、第１バッテリ１２０のみを充電させる。具体的には、この場合、電源ＥＣＵ１６０は、充電開始時に、バッテリ１２０、１３０の接続状態を直列から並列に切り換えた後、さらに、第４車載リレー１５６をＯＦＦ（開）状態にする。これにより、第１車載リレー１５０はＯＦＦ（開）状態、第２車載リレー１５２はＯＮ（閉）状態、第３車載リレー１５４はＯＮ（閉）状態、第４車載リレー１５６はＯＦＦ（開）状態となる。また、電源ＥＣＵ１６０は、この切り換えの際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を停止（オフ）させる。第１バッテリ１２０への充電は、電源ＥＣＵ１６０が発電機１１０を制御して、例えば、１４.５Ｖの発電により、発電機１１０から行われる（発電機１１０→第１バッテリ１２０という充電回路）。第１バッテリ１２０への充電中は、発電機１１０から直接第３車載リレー１５４を介して一般負荷１８０への電力供給を行う（発電機１１０→第３車載リレー１５４→一般負荷１８０という給電回路）。なお、第１バッテリ１２０への充電が完了すると、電源ＥＣＵ１６０は、一旦、第４車載リレー１５６をＯＮ（閉）状態にしてバッテリ１２０、１３０の接続状態を並列に戻した後、さらに、バッテリ１２０、１３０の接続状態を直列に戻す。また、電源ＥＣＵ１６０は、この切り換えの際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を起動（オン）させる。
【００５８】
一方、ステップＳ５５００では、電源ＥＣＵ１６０は、さらに、第２バッテリ１３０の充電状態ＳＯＣ２のみが所定値Ａ未満であるか否かを判断する。この判断の結果として、第２バッテリ１３０の充電状態ＳＯＣ２のみが所定値Ａ未満である場合は（Ｓ５５００：ＹＥＳ）、ステップＳ５６００に進み、そうでない場合は（Ｓ５５００：ＮＯ）、ステップＳ５７００に進む。
【００５９】
ステップＳ５６００では、電源ＥＣＵ１６０は、第２バッテリ１３０のみを充電させる。具体的には、この場合、電源ＥＣＵ１６０は、充電開始時に、バッテリ１２０、１３０の接続状態を直列から並列に切り換えた後、さらに、第２車載リレー１５２をＯＦＦ（開）状態にする。これにより、第１車載リレー１５０はＯＦＦ（開）状態、第２車載リレー１５２はＯＦＦ（開）状態、第３車載リレー１５４はＯＮ（閉）状態、第４車載リレー１５６はＯＮ（閉）状態となる。また、電源ＥＣＵ１６０は、この切り換えの際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を停止（オフ）させる。第２バッテリ１３０への充電は、電源ＥＣＵ１６０が発電機１１０を制御して、例えば、１４.５Ｖの発電により、発電機１１０から行われる（発電機１１０→第３車載リレー１５４→第４車載リレー１５６→第２バッテリ１３０という充電回路）。第２バッテリ１３０への充電中は、発電機１１０から直接第３車載リレー１５４を介して一般負荷１８０への電力供給を行う（発電機１１０→第３車載リレー１５４→一般負荷１８０という給電回路）。なお、第２バッテリ１３０への充電が完了すると、電源ＥＣＵ１６０は、一旦、第２車載リレー１５２をＯＮ（閉）状態にしてバッテリ１２０、１３０の接続状態を並列に戻した後、さらに、バッテリ１２０、１３０の接続状態を直列に戻す。また、電源ＥＣＵ１６０は、この切り換えの際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を起動（オン）させる。
【００６０】
一方、ステップＳ５７００では、電源ＥＣＵ１６０は、さらに、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差が所定値αよりも大きいか否かを判断する。図１に示す回路構成では、通常、第１バッテリ１２０よりも第２バッテリ１３０のほうが放電量が大きく、ＳＯＣが小さくなりがちである。そこで、ここでは、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差として、ＳＯＣ１からＳＯＣ２を引いた値を求めている。また、所定値αは、例えば、２％である。この判断の結果として、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差（ＳＯＣ１−ＳＯＣ２）が所定値αよりも大きい場合は（Ｓ５７００：ＹＥＳ）、ステップＳ５８００に進み、そうでない場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差（ＳＯＣ１−ＳＯＣ２）が所定値α以下の場合は（Ｓ５７００：ＮＯ）、直ちに図２のメインフローチャートにリターンする。
【００６１】
ステップＳ５８００では、電源ＥＣＵ１６０は、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差を所定値α以下に抑えるため、ＳＯＣが大きい第１バッテリ１２０からのみ放電させる。具体的には、この場合、電源ＥＣＵ１６０は、バッテリ１２０、１３０の接続状態を直列から並列に切り換えた後、さらに、第４車載リレー１５６をＯＦＦ（開）状態にする。これにより、第１車載リレー１５０はＯＦＦ（開）状態、第２車載リレー１５２はＯＮ（閉）状態、第３車載リレー１５４はＯＮ（閉）状態、第４車載リレー１５６はＯＦＦ（開）状態となる。また、この間、電源ＥＣＵ１６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を一時的に停止（オフ）させる。このとき、第１バッテリ１２０は、第３車載リレー１５４を介して一般負荷１８０への電力供給を行うことによって、放電する（第１バッテリ１２０→第３車載リレー１５４→一般負荷１８０という給電回路）。この間、第２バッテリ１３０は、充放電を行わない。なお、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差が所定値α以下になると、電源ＥＣＵ１６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を起動（オン）させた後、一旦、第４車載リレー１５６をＯＮ（閉）状態にしてバッテリ１２０、１３０の接続状態を並列に戻し、その後さらに、バッテリ１２０、１３０の接続状態を直列に戻す。
【００６２】
次に、ステップＳ６０００で、電源ＥＣＵ１６０は、図示しないイグニッション（ＩＧ）スイッチがＯＦＦされたか否かを判断する。この判断の結果として、イグニッションスイッチがＯＦＦされた場合は（Ｓ６０００：ＹＥＳ）、ステップＳ７０００に進み、イグニッションスイッチがＯＦＦされていない場合は（Ｓ６０００：ＮＯ）、ステップＳ３０００に戻る。
【００６３】
ステップＳ７０００では、電源ＥＣＵ１６０は、停止処理を行う。この停止処理の内容は、図９のフローチャートに示す通りである。
【００６４】
まず、ステップＳ７１００で、電源ＥＣＵ１６０は、４つの車載リレー１５０〜１５６を制御して、２つのバッテリ１２０、１３０の接続を直列から並列に切り換える。このときの具体的な切り換え手順は、図１０に示す通りである。この切り換え手順により、２つのバッテリ１２０、１３０の接続を、安全かつ確実に、直列から並列に切り換えることができる。
【００６５】
そして、ステップＳ７２００で、電源ＥＣＵ１６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を停止（オフ）させる。
【００６６】
そして、ステップＳ７３００で、電源ＥＣＵ１６０は、エンジン１１２を停止させる。具体的には、電源ＥＣＵ１６０は、エンジン１１２を停止させる制御信号を、エンジンの動作を制御する図示しないエンジンＥＣＵに出力する。これにより、エンジン１１２が停止する。
【００６７】
なお、上記の一連の制御において、アイドリングストップ機能は考慮されていないが、もちろん、これを考慮することも可能である。具体的には、例えば、アイドリングストップしてエンジン１１２を停止させる度に、２つのバッテリ１２０、１３０の接続を直列から並列に切り換えるようにしてもよい。
【００６８】
このように、本実施の形態によれば、車両が減速して発電機１１０が回生エネルギを出力しているときは、バッテリ１２０、１３０を直列に接続して、発電機１１０にて発生する回生エネルギを、直列に接続したバッテリ１２０、１３０に、高い電圧で同時に充電する。したがって、シンプルかつ安価な構成により、車両減速時の回生エネルギを効率的に回収することができる。
【００６９】
また、回生エネルギが発生しているときは、直列に接続したバッテリ１２０、１３０への充電とともに、発電機１１０から直接ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて一般負荷１８０への１２Ｖの電力供給を行う。また、車両が減速していないとき、つまり、発電機１１０が回生エネルギを出力していないときは、回生エネルギを蓄電した直列接続のバッテリ１２０、１３０から、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて、一般負荷１８０へ１２Ｖの電力供給を行う。さらに、エンジン１１２停止後は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の動作を停止させ、２つのバッテリ１２０、１３０を並列接続に切り換えて、バッテリ１２０、１３０から一般負荷１８０へ１２Ｖで暗電流を送る。したがって、一般負荷１８０への電力供給も安定的に行うことができる。
【００７０】
また、２つのバッテリ１２０、１３０として、技術的に確立されかつ比較的安価である鉛バッテリを使用した場合には、他の高性能バッテリ（例えば、リチウムイオンバッテリやニッケル水素バッテリなど）を使用した場合に比べて、システムとして低いコストで高い安全性を確保することができる。
【００７１】
また、２つのバッテリ１２０、１３０として、同じ種類のバッテリ（鉛バッテリ）を使用するため、２つのバッテリ１２０、１３０をモジュール化することにより、設計の自由度が増大し、かつ、設置スペースも削減することができる。
【００７２】
また、２つのバッテリ１２０、１３０の充電率（ＳＯＣ）がそれぞれ所定値以下、または、充電率（ＳＯＣ）の差が所定値以上の場合には、２つのバッテリ１２０、１３０の充電率を所定値以上にそろえる制御を行うため（補充電処理）、バッテリの劣化の進行を抑制することができる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、使用するバッテリの個数は２つであるが、本発明ではバッテリの個数に特に限定はなく、３つ以上のバッテリを直列または並列の接続状態に切り換え可能に構成することも可能である。
【００７４】
（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２に係る車両用電源装置を含む電源システムの構成を示すブロック図である。なお、図１１に示す電源システム１００Ａにおいて、図１に示した電源システム１００と共通する構成部分には同一の符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【００７５】
図１１に示す電源システム１００Ａは、発電機１１０、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Electric Double Layer Capacitor）１２０Ａ、第２バッテリ１３０、電流センサ１３２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０、２つの車載リレー（第１車載リレー１５０および第２車載リレー１５２）、電源ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１６０Ａ、スタータ１７０、スタータリレー１７２、ならびに車載の他の一般負荷（電装品）１８０を有する。上記構成要素のうち、ＥＤＬＣ１２０Ａ、第２バッテリ１３０、電流センサ１３２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０、２つの車載リレー１５０、１５２、および電源ＥＣＵ１６０Ａは、電源装置を構成する。
【００７６】
発電機１１０は、ＥＤＬＣ１２０ＡおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１４０にそれぞれ接続されている。
【００７７】
ＥＤＬＣ１２０Ａは、一般的な二次電池と比較して大電流の放充電が可能であり、放充電サイクル寿命が優れた蓄電デバイスである。ＥＤＬＣは、例えば、一例として、１セル当たり最大定格２.８Ｖである。そこで、本実施の形態では、例えば、セル５本を直列に構成してＥＤＬＣモジュールとして最大定格１４Ｖにしている。ＥＤＬＣ１２０Ａは、第２バッテリ１３０と直列に接続された状態において、第２バッテリ１３０と共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて（電圧を降圧して）一般負荷１８０への電力供給を行う。なお、発電機１１０の出力容量およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の入力電圧範囲によっては、ＥＤＬＣ１２０Ａを構成するセルの本数を増やして最大定格を増加させてもよい。最大定格を増加させた場合には、より高い電圧で回生エネルギを効率良く回収することができる。
【００７８】
２つの車載リレー（第１車載リレー１５０、第２車載リレー１５２）は、エンジン１１２のオン（始動）／オフ（停止）に応じてＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０の接続を並列または直列に切り換えるために用いられる。ここで、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０を「並列」に接続するとは、厳密には、第２バッテリ１３０のみを使用可能な状態にすることを意味し、「バッテリ単体」とも称する。２つの車載リレー１５０、１５２は、それぞれ、電源ＥＣＵ１６０Ａからの制御信号によってＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。
【００７９】
第１車載リレー１５０は、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０（厳密には第２バッテリ１３０用の電流センサ１３２）との間に設けられている。第２車載リレー１５２は、一端が第１車載リレー１５０と第２バッテリ１３０（厳密には第２バッテリ１３０用の電流センサ１３２）との間に接続され、他端がＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と一般負荷１８０との間に接続されている。後述するように、２つの車載リレー１５０、１５２のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによって、発電機１１０からＥＤＬＣ１２０Ａおよび第２バッテリ１３０への充電回路ならびにＥＤＬＣ１２０Ａおよび第２バッテリ１３０から電気負荷（スタータ１７０、一般負荷１８０）への給電回路が適宜選択される。
【００８０】
ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０を直列に接続して充電する場合、第１車載リレー１５０には発電機１１０から回生エネルギの大電流が流れるため、第１車載リレー１５０は、大容量対応のリレー（例えば、１５０Ａクラス）でなければならない。これに対し、第２車載リレー１５２は、第２バッテリ１３０のみから電気負荷（スタータ１７０、一般負荷１８０）への電力供給に使用されるため、第１車載リレー１５０に比べて大容量対応である必要はなく、例えば、４０Ａクラスのリレーでもよい。
【００８１】
電源ＥＣＵ１６０Ａは、当該電源システム１００Ａを総合的に制御する。具体的には、例えば、電源ＥＣＵ１６０Ａは、エンジン１１２のオン（始動）／オフ（停止）に応じてＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０の接続を並列（バッテリ単体）または直列に切り換えるために、２つの車載リレー１５０、１５２のＯＮ（閉）／ＯＦＦ（開）を制御する。また、電源ＥＣＵ１６０Ａは、第２バッテリ１３０の電圧ＶＢおよび充放電電流ＩＢをそれぞれ測定し、電流積算によって第２バッテリ１３０の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を算出する。ＥＤＬＣ１２０Ａの充電状態（ＳＯＣ）は、ＥＤＬＣ１２０Ａの電圧ＶＥを測定するだけで、容易に検知される。また、電源ＥＣＵ１６０Ａは、発電機１１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御する。また、電源ＥＣＵ１６０Ａは、後述する他の制御を行う。電源ＥＣＵ１６０Ａの制御内容については、図１２以降のフローチャートを用いて、後で詳述する。なお、電源ＥＣＵ１６０Ａは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを記録したＲＯＭ（Read Only Memory）、およびプログラム実行用のＲＡＭ（Random Access Memory）から構成されている（いずれも図示せず）。
【００８２】
本実施の形態では、エンジン１１２が稼動しているときには、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０を直列に接続する。そして、車両が減速したときには、発電機１１０が発生する回生電力を、直列に接続したＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０に、高い電圧で同時に充電する。例えば、この場合、充電時に第２バッテリ１３０は１４.５Ｖ、ＥＤＬＣ１２０Ａは１４Ｖ（５セル直列構成）でそれぞれ充電可能であるため、合わせて２８.５Ｖの充電が可能になる。また、このように回生電力が発生しているときは、直列に接続したＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０への充電とともに、発電機１１０から直接ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて（電圧を降圧して）一般負荷１８０への１２Ｖの電力を供給する。
【００８３】
また、車両が減速していないときには、直列接続されたＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて（電圧を降圧して）一般負荷１８０へ、１２Ｖの電力を供給する。
【００８４】
また、エンジン１１２が停止しているときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を動作し続けることは電力を消費するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の動作を停止させ、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０を並列（バッテリ単体）接続に切り換えて、第２バッテリ１３０のみから一般負荷１８０へ１２Ｖで暗電流を供給する。
【００８５】
上記のように、電源ＥＣＵ１６０Ａは、エンジン１１２のオン／オフに応じてＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０の接続を並列（バッテリ単体）または直列に切り換える。このときの２つの車載リレー１５０、１５２のＯＮ／ＯＦＦ状態は、次の通りである。
【００８６】
ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０を並列（バッテリ単体）に接続する場合、電源ＥＣＵ１６０Ａは、第１車載リレー１５０をＯＦＦ（開）状態、第２車載リレー１５２をＯＮ（閉）状態、にそれぞれ制御する。この場合、電源ＥＣＵ１６０Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を停止（オフ）させる。
【００８７】
このとき、第２バッテリ１３０から一般負荷１８０への給電回路として、第２バッテリ１３０→第２車載リレー１５２→一般負荷１８０という回路が形成される。
【００８８】
一方、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０を直列に接続する場合、電源ＥＣＵ１６０Ａは、第１車載リレー１５０をＯＮ（閉）状態、第２車載リレー１５２をＯＦＦ（開）状態、にそれぞれ制御する。この場合、電源ＥＣＵ１６０Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を起動（オン）させる。
【００８９】
このとき、発電機１１０からＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０への充電回路として、発電機１１０→直列接続されたＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０という回路が形成される。また、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０から一般負荷１８０への給電回路として、直列接続されたＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０→ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０→一般負荷１８０という回路が形成される。なお、この場合、一般負荷１８０への給電回路として、発電機１１０→ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０→一般負荷１８０という、発電機１１０から直接給電される回路も形成される。
【００９０】
次いで、上記構成を有する電源システム１００Ａの動作について、図１２〜図２０を用いて説明する。ここで、図１２は、電源システム１００Ａの全体動作を示すフローチャート、図１３は、図１２の始動処理の内容を示すフローチャート、図１４は、バッテリ単体から直列への接続の切り換え手順を示す図、図１５は、図１２のバッテリ状態検出処理の内容を示すフローチャート、図１６は、図１２の回生発電制御処理の内容を示すフローチャート、図１７は、図１６の発電制御処理の内容を示すフローチャート、図１８は、図１２の補充電処理の内容を示すフローチャート、図１９は、図１２の停止処理の内容を示すフローチャート、図２０は、直列からバッテリ単体への接続の切り換え手順を示す図である。なお、これらのフローチャートは、図示しない記憶装置（例えば、ＲＯＭなど）に制御プログラムとして記憶されており、図示しないＣＰＵによって実行される。
【００９１】
まず、ステップＳ１０００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、図示しないイグニッション（ＩＧ）スイッチがＯＮされたか否かを判断する。具体的には、電源ＥＣＵ１６０Ａは、イグニッションスイッチがエンジンスタート位置（ＳＴ位置）に投入された場合に、イグニッションスイッチがＯＮされたと判断する。この判断の結果として、イグニッションスイッチがＯＮされた場合は（Ｓ１０００Ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ２０００Ａに進み、イグニッションスイッチがＯＮされていない場合は（Ｓ１０００Ａ：ＮＯ）、待機する。
【００９２】
ステップＳ２０００Ａでは、電源ＥＣＵ１６０Ａは、始動処理を行う。この始動処理の内容は、図１３のフローチャートに示す通りである。
【００９３】
まず、ステップＳ２１００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、エンジン１１２を始動させる。具体的には、電源ＥＣＵ１６０Ａは、スタータリレー１７２をＯＮして、並列（バッテリ単体）接続時の第２バッテリ１３０からスタータ１７０を通電させる。これにより、エンジン１１２が始動する。
【００９４】
そして、ステップＳ２２００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を起動（オン）させる。
【００９５】
そして、ステップＳ２３００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、２つの車載リレー１５０、１５２を制御して、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０の接続を並列（バッテリ単体）から直列に切り換える。このときの具体的な切り換え手順は、図１４に示す通りである。この切り換え手順により、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０の接続を、安全かつ確実に、並列（バッテリ単体）から直列に切り換えることができる。その後、制御手順は、図１２のメインフローチャートにリターンする。
【００９６】
次に、ステップＳ３０００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、蓄電デバイス状態検出処理を行う。この蓄電デバイス状態検出処理の内容は、図１５のフローチャートに示す通りである。
【００９７】
まず、ステップＳ３１００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、バッテリの測定を行う。具体的には、電源ＥＣＵ１６０Ａは、第２バッテリ１３０の電流ＩＢと電圧ＶＢを測定する。第２バッテリ１３０の電流ＩＢは、電流センサ１３２によって検出される。
【００９８】
そして、ステップＳ３２００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、バッテリ状態の算出を行う。具体的には、電源ＥＣＵ１６０Ａは、例えば、電流センサ１３２の検出結果（充放電の電流値ＩＢ）を積算して第２バッテリ１３０のＳＯＣを算出する。このように、バッテリに流れ込む電流とバッテリから流れ出す電流を積算することによって（いわゆるクーロンカウント処理）、バッテリのＳＯＣを算出することができる。なお、第２バッテリ１３０のＳＯＣの算出方法は、クーロンカウント処理に限定されず、他の周知の任意の方法を採用することができる。
【００９９】
そして、ステップＳ３３００で、電源ＥＣＵ１６０Ａは、ＥＤＬＣの電圧測定を行う。具体的には、電源ＥＣＵ１６０Ａは、ＥＤＬＣ１２０Ａの電圧ＶＥを測定する。一般的に、ＥＤＬＣのＳＯＣは、ＥＤＬＣの電圧によって決まる。例えば、ＥＤＬＣの最大電圧を１４Ｖとした場合、電圧が０ＶのときはＳＯＣが０％であり、電圧が１４ＶのときはＳＯＣが１００％となる。通常、ＥＤＬＣは、ＳＯＣを算出せずに、電圧のみを監視する（つまり、ＥＤＬＣ容量＝電圧として考えられる）。その後、制御手順は、図１２のメインフローチャートにリターンする。
【０１００】
次に、ステップＳ４０００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、回生発電制御を行う。この回生発電制御の内容は、図１６のフローチャートに示す通りである。
【０１０１】
まず、ステップＳ４１００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上であり、かつ、車両が減速中である、か否かを判断する。ここで、車速が所定値以上であるか否かを判断するのは、現在の車速が回生発電に適しているか否か、つまり、回生発電に必要な運動エネルギが車両にあるか否かを判断するためである。回生エネルギは車両の運動エネルギを電気エネルギに変換したものであり、車速が低いと運動エネルギも小さいため、回生エネルギ量は期待できない。また、車両が減速中であるか否かは、例えば、車両の車速情報に基づいて、または、ブレーキの踏み込み度（ブレーキが踏まれているか否か）に基づいて判断される。この判断の結果として、車速が所定値（１０ｋｍ／ｈ）以上であり、かつ、車両が減速中である場合は（Ｓ４１００Ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ４２００Ａに進み、そうでない場合、つまり、車速が所定値（１０ｋｍ／ｈ）未満であり、または、車両が減速中でない（つまり、加速時や定常走行時、アイドリング時など）場合は（Ｓ４１００Ａ：ＮＯ）、直ちに図１２のメインフローチャートにリターンする。
【０１０２】
ステップＳ４２００Ａでは、電源ＥＣＵ１６０Ａは、発電機１１０に対して発電制御を行う。この発電制御では、第２バッテリ１３０の電圧ＶＢが所定値（例えば、１４.５Ｖ）を超えないように制御される。鉛バッテリは、あまり高い電圧を与えると、劣化が進むためである。また、この発電制御では、ＥＤＬＣ１２０Ａの電圧ＶＥが所定値（例えば、１４Ｖ）以上になった場合、または、第２バッテリ１３０のＳＯＣが１００％以上になった場合、発電機１１０の発電を停止させる。ＥＤＬＣおよび鉛バッテリは、過充電によっても劣化が進むためである。この発電制御の内容は、図１７のフローチャートに示す通りである。
【０１０３】
まず、ステップＳ４２１０Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、ＥＤＬＣ１２０Ａの電圧ＶＥが最大電圧（１４Ｖ）以上（つまり、ＥＤＬＣ１２０ＡのＳＯＣが１００％以上）であり、または、第２バッテリ１３０の充電状態（ＳＯＣ）が１００％以上である、か否かを判断する。この判断の結果として、ＥＤＬＣ１２０Ａの電圧ＶＥが最大電圧（１４Ｖ）以上であり、または、第２バッテリ１３０の充電状態（ＳＯＣ）が１００％以上である場合、つまり、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０の少なくともいずれか一方のＳＯＣが１００％以上になった場合は（Ｓ４２１０Ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ４２２０Ａに進み、そうでない場合、つまり、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０のＳＯＣが両方とも１００％未満である場合は（Ｓ４２１０Ａ：ＮＯ）、ステップＳ４２３０Ａに進む。
【０１０４】
ステップＳ４２２０Ａでは、電源ＥＣＵ１６０Ａは、発電機１１０の発電を停止させる。その後、制御手順は、図１２のメインフローチャートにリターンする。
【０１０５】
一方、ステップＳ４２３０Ａでは、電源ＥＣＵ１６０Ａは、さらに、第２バッテリ１３０の電圧（ＶＢ）が所定値（例えば、１４.５Ｖ）を超えているか否かを判断する。この判断の結果として、第２バッテリ１３０の電圧（ＶＢ）が所定値（１４.５Ｖ）を超えている場合は（Ｓ４２３０：ＹＥＳ）、ステップＳ４２４０Ａに進み、第２バッテリ１３０の電圧ＶＢが所定値（１４.５Ｖ）以下である場合は（Ｓ４２３０Ａ：ＮＯ）、ステップＳ４２５０Ａに進む。
【０１０６】
ステップＳ４２４０Ａでは、電源ＥＣＵ１６０Ａは、発電機１１０への出力指令値を目標値（例えば、２８.５Ｖ）よりも低く設定する。その後、制御手順は、図１２のメインフローチャートにリターンする。
【０１０７】
一方、ステップＳ４２５０Ａでは、電源ＥＣＵ１６０Ａは、発電機１１０への出力指令値を目標値（２８.５Ｖ）に設定する。ＥＤＬＣの場合、ＥＤＬＣに電気が溜まってなく空の状態では電圧が０Ｖであるため、発電機１１０が充電電圧を印加した瞬間において、直列接続されたＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０に対する充電電圧は、０Ｖ＋１４.５Ｖ＝１４.５Ｖとなる。そして、この状態から、ＥＤＬＣ１２０Ａに電力が蓄電されるにつれて、ＥＤＬＣ１２０Ａの電圧のみが上昇していく。したがって、ステップＳ４２４０の制御は、いわゆるＰＩＤ制御を利用することが好ましい。その後、制御手順は、図１２のメインフローチャートにリターンする。
【０１０８】
なお、ステップＳ４２４０のＡ制御内容は、上記の例に限定されない。この場合、所定値（１４.５Ｖ）を超えている第２バッテリ１３０の電圧を所定値（１４.５Ｖ）以下に下げることができれば、どのような制御方法を採用してもよい。例えば、いわゆるＰＩＤ制御を利用して、所定値（１４.５Ｖ）を超えている第２バッテリ１３０の電圧を所定値（１４.５Ｖ）に収束させる制御を行うことも可能である。
【０１０９】
次に、ステップＳ５０００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、補充電処理を行う。この補充電処理は、第２バッテリ１３０のＳＯＣの値が所定値以下になったときに充電するための制御である。鉛バッテリは、ＳＯＣが低下すると、劣化が進むためである。この補充電処理の内容は、図１８のフローチャートに示す通りである。
【０１１０】
まず、ステップＳ５１００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、第２バッテリ１３０の充電状態ＳＯＣが所定値Ａ未満であるか否かを判断する。ここで、所定値Ａは、例えば、８０〜９０％の範囲内の適当な値である。この判断の結果として、第２バッテリ１３０の充電状態ＳＯＣが所定値Ａ未満である場合は（Ｓ５１００Ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ５２００Ａに進み、第２バッテリ１３０の充電状態ＳＯＣが所定値Ａ以上である場合は（Ｓ５１００Ａ：ＮＯ）、直ちに図１２のメインフローチャートにリターンする。
【０１１１】
ステップＳ５２００Ａでは、電源ＥＣＵ１６０Ａは、第２バッテリ１３０のみを充電させる。具体的には、この場合、電源ＥＣＵ１６０Ａは、充電開始時に、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０の接続状態を直列から並列（バッテリ単体）に切り換える。このときの具体的な切り換え手順は、後述する図２０に示す通りである。これにより、第１車載リレー１５０はＯＦＦ（開）状態、第２車載リレー１５２はＯＮ（閉）状態となる。第２バッテリ１３０への充電は、電源ＥＣＵ１６０Ａが発電機１１０を制御して、例えば、１４.５Ｖの発電により、発電機１１０から行われる（発電機１１０→ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０→第２車載リレー１５２→第２バッテリ１３０という充電回路）。このとき、上記のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電圧は、１４.５Ｖに制御される。第２バッテリ１３０への充電中は、これと同時に発電機１１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて（電圧を降圧して）一般負荷１８０へ１２Ｖの電力供給を行う（発電機１１０→ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０→一般負荷１８０という給電回路）。なお、第２バッテリ１３０への充電が完了すると、電源ＥＣＵ１６０Ａは、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０の接続状態を並列（バッテリ単体）から直列に戻す（具体的な切り換え手順は図１４参照）。その後、制御手順は、図１２のメインフローチャートにリターンする。
【０１１２】
次に、ステップＳ６０００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、図示しないイグニッション（ＩＧ）スイッチがＯＦＦされたか否かを判断する。この判断の結果として、イグニッションスイッチがＯＦＦされた場合は（Ｓ６０００Ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ７０００Ａに進み、イグニッションスイッチがＯＦＦされていない場合は（Ｓ６０００Ａ：ＮＯ）、ステップＳ３０００Ａに戻る。
【０１１３】
ステップＳ７０００Ａでは、電源ＥＣＵ１６０Ａは、停止処理を行う。この停止処理の内容は、図１９のフローチャートに示す通りである。
【０１１４】
まず、ステップＳ７１００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、２つの車載リレー１５０、１５２を制御して、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０の接続を直列から並列（バッテリ単体）に切り換える。このときの具体的な切り換え手順は、図２０に示す通りである。この切り換え手順により、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０の接続を、安全かつ確実に、直列から並列（バッテリ単体）に切り換えることができる。
【０１１５】
そして、ステップＳ７２００Ａで、電源ＥＣＵ１６０Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を停止（オフ）させる。
【０１１６】
そして、ステップＳ７３００で、電源ＥＣＵ１６０Ａは、エンジン１１２を停止させる。具体的には、電源ＥＣＵ１６０Ａは、エンジン１１２を停止させる制御信号を、エンジンの動作を制御する図示しないエンジンＥＣＵに出力する。これにより、エンジン１１２が停止する。
【０１１７】
なお、上記の一連の制御において、アイドリングストップ機能は考慮されていないが、もちろん、これを考慮することも可能である。具体的には、例えば、アイドリングストップしてエンジン１１２を停止させる度に、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０の接続を直列から並列に切り換えるようにしてもよい。
【０１１８】
このように、本実施の形態によれば、車両が減速して発電機１１０が回生エネルギを出力しているときは、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０を直列に接続して、発電機１１０にて発生する回生エネルギを、直列に接続したＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０に、高い電圧で同時に充電する。したがって、シンプルかつ安価な構成により、車両減速時の回生エネルギを効率的に回収することができる。
【０１１９】
また、回生エネルギが発生しているときは、直列に接続したＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０への充電とともに、発電機１１０から直接ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて一般負荷１８０への１２Ｖの電力供給を行う。また、車両が減速していないとき、つまり、発電機１１０が回生エネルギを出力していないときは、回生エネルギを蓄電した直列接続のＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０から、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を通じて、一般負荷１８０へ１２Ｖの電力供給を行う。さらに、エンジン１１２停止後は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の動作を停止させ、ＥＤＬＣ１２０Ａと第２バッテリ１３０を並列（バッテリ単体）接続に切り換えて、第２バッテリ１３０のみから一般負荷１８０へ１２Ｖで暗電流を送る。したがって、一般負荷１８０への電力供給も安定的に行うことができる。
【０１２０】
また、第２バッテリ１３０として、技術的に確立されかつ比較的安価である鉛バッテリを使用した場合には、他の高性能バッテリ（例えば、リチウムイオンバッテリやニッケル水素バッテリなど）を使用した場合に比べて、システムとして低いコストで高い安全性を確保することができる。
【０１２１】
また、第２バッテリ１３０の充電率（ＳＯＣ）が所定値以下になった場合には、第２バッテリ１３０の充電率を所定値以上にする制御を行うため（補充電処理）、バッテリの劣化の進行を抑制することができる。
【０１２２】
なお、本実施の形態では、使用するＥＤＬＣとバッテリの個数はそれぞれ１つであるが、特に限定されない。例えば、直列に接続するＥＤＬＣとバッテリのうち、少なくとも一方の個数を複数に構成することも可能である。
【０１２３】
（実施の形態３）
図２１は、本発明の実施の形態３に係る車両用電源装置を含む電源システムの構成を示すブロック図である。なお、図２１に示す電源システム１００Ｂにおいて、図１に示した電源システム１００と共通する構成部分には同一の符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【０１２４】
図２１に示す電源システム１００Ｂは、発電機１１０、２つのバッテリ（第１バッテリ１２０と第２バッテリ１３０）、２つの電流センサ１２２、１３２、スイッチ１４２、３つの車載リレー（第１車載リレー１５０、第２車載リレー１５２、および第３車載リレー１５４）、電源ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１６０Ｂ、スタータ１７０、スタータリレー１７２、および車載の他の一般負荷（電装品）１８０を有する。上記構成要素のうち、２つのバッテリ１２０、１３０、２つの電流センサ１２２、１３２、スイッチ１４２、３つの車載リレー１５０〜１５４、および電源ＥＣＵ１６０Ｂは、電源装置を構成する。
【０１２５】
スイッチ１４２は、車両減速時か否かに応じて２つのバッテリ１２０、１３０の接続を並列または直列に切り換えるために用いられる。スイッチ１４２は、第１バッテリ１２０と第２バッテリ１３０（厳密には第２バッテリ１３０用の電流センサ１３２）との間に設けられている。スイッチ１４２は、第１バッテリ１２０と第２バッテリ１３０を直列に接続するときはＯＮ（閉）状態に制御され、第１バッテリ１２０と第２バッテリ１３０を並列に接続するときはＯＦＦ（開）状態に制御される。スイッチ１４２は、電源ＥＣＵ１６０Ｂからの制御信号によってＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。
【０１２６】
スイッチ１４２は、例えば、大容量対応でかつ耐久性のある半導体スイッチであることが好ましい。２つのバッテリ１２０、１３０を直列に接続して充電する場合、スイッチ１４２には発電機１１０から回生エネルギの大電流が流れ（例えば、バッテリサイズによっては最大２００Ａの電流が流れることがある）、また、スイッチ１４２は、車両が減速する度にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すためである。この点、一般的な車載リレーでは耐久性の点で問題がある。なお、車載リレーであっても、特に耐久性があれば、スイッチに代えて、使用可能である。
【０１２７】
３つの車載リレー（第１車載リレー１５０、第２車載リレー１５２、および第３車載リレー１５４）は、スイッチ１４２と協働して、車両減速時か否かに応じて２つのバッテリ１２０、１３０の接続を並列または直列に切り換えるために用いられる。３つの車載リレー１５０〜１５４は、それぞれ、電源ＥＣＵ１６０Ｂからの制御信号によってＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。
【０１２８】
第１車載リレー１５０は、一端が第１バッテリ１２０とスイッチ１４２との間に接続され、他端が接地されている。第２車載リレー１５２は、一端が発電機１１０と第１バッテリ１２０（厳密には第１バッテリ１２０用の電流センサ１２２）との間に接続され、他端が一般負荷１８０に接続されている。第３車載リレー１５４は、一端がスイッチ１４２と第２バッテリ１３０（厳密には第２バッテリ１３０用の電流センサ１３２）との間に接続され、他端が一般負荷１８０に接続されている。後述するように、スイッチ１４２および３つの車載リレー１５０〜１５４のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによって、発電機１１０からバッテリ１２０、１３０への充電回路およびバッテリ１２０、１３０から電気負荷（スタータ１７０、一般負荷１８０）への給電回路が適宜選択される。
【０１２９】
車載リレー１５０〜１５４は、バッテリ１２０、１３０から電気負荷（スタータ１７０、一般負荷１８０）への電力供給に使用されるため、スイッチ１４２に比べて大容量対応である必要はなく、例えば、４０Ａクラスのリレーでもよい。
【０１３０】
電源ＥＣＵ１６０Ｂは、当該電源システム１００Ｂを総合的に制御する。具体的には、例えば、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、車両減速時か否かに応じて２つのバッテリ１２０、１３０の接続を並列または直列に切り換えるために、スイッチ１４２および３つの車載リレー１５０〜１５４のＯＮ（閉）／ＯＦＦ（開）を制御する。このとき、車両減速時か否かは、例えば、車両の車速情報やブレーキの踏み込み度などによって判断される。また、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、各バッテリ１２０、１３０の電圧および充放電電流を測定し、電流積算によって各バッテリ１２０、１３０の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を算出する。また、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、発電機１１０を制御する。また、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、後述する他の制御を行う。電源ＥＣＵ１６０Ｂの制御内容については、図２２以降のフローチャートを用いて、後で詳述する。なお、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを記録したＲＯＭ（Read Only Memory）、およびプログラム実行用のＲＡＭ（Random Access Memory）から構成されている（いずれも図示せず）。
【０１３１】
本実施の形態では、エンジン１１２が稼動しているであって車両が減速しているときは、２つのバッテリ１２０、１３０を直列に接続し、発電機１１０が発生する回生電力を、直列に接続したバッテリ１２０、１３０に、高い電圧で同時に充電する。例えば、この場合、１つのバッテリを１４.５Ｖで充電すると、２つのバッテリで２９Ｖの充電が可能になる。
【０１３２】
また、エンジン１１２が稼動しているであって車両が減速していないとき、および、エンジン１１２が停止しているとき、つまり、発電機１１０が回生電力を出力していないときには、２つのバッテリ１２０、１３０を並列に接続して、回生電力を蓄電した２つのバッテリ１２０、１３０から一般負荷１８０へ、１２Ｖの電力をそれぞれ供給する。
【０１３３】
また、車両が減速しているときにも、第２バッテリ１３０から一般負荷１８０へ１２Ｖの電力を供給する。
【０１３４】
上記のように、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、車両減速時か否かに応じて２つのバッテリ１２０、１３０の接続を並列または直列に切り換える。このときのスイッチ１４２および３つの車載リレー１５０〜１５４のＯＮ／ＯＦＦ状態は、次の通りである。
【０１３５】
２つのバッテリ１２０、１３０を並列に接続する場合、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、スイッチ１４２をＯＦＦ（開）状態、第１車載リレー１５０をＯＮ（閉）状態、第２車載リレー１５２をＯＮ（閉）状態、第３車載リレー１５４をＯＮ（閉）状態、にそれぞれ制御する。この場合、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、発電機１１０を停止（オフ）させる。
【０１３６】
このとき、バッテリ１２０、１３０から一般負荷１８０への給電回路として、第１バッテリ１２０→第２車載リレー１５２→一般負荷１８０という回路と、第２バッテリ１３０→第３車載リレー１５４→一般負荷１８０という回路とが形成される。
【０１３７】
一方、２つのバッテリ１２０、１３０を直列に接続する場合、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、スイッチ１４２をＯＮ（閉）状態、第１車載リレー１５０をＯＦＦ（開）状態、第２車載リレー１５２をＯＦＦ（開）状態、第３車載リレー１５４をＯＮ（閉）状態、にそれぞれ制御する。この場合、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、発電機１１０を起動（オン）させる。
【０１３８】
このとき、発電機１１０からバッテリ１２０、１３０への充電回路として、発電機１１０→直列接続されたバッテリ１２０、１３０という回路が形成される。また、一般負荷１８０への給電回路として、発電機１１０→第１バッテリ１２０→スイッチ１４２→第３車載リレー１５４→一般負荷１８０という回路が形成される。回生エネルギが十分に大きい場合には、この回路が一般負荷１８０への給電回路となるが、車速の低下と共に回生エネルギが小さくなってくると、一般負荷１８０への電力供給の不足分を補うため、この回路に加えて、第２バッテリ１３０→第３車載リレー１５４→一般負荷１８０という回路も形成される。
【０１３９】
なお、以下では、車両の減速回生時に２つのバッテリ１２０、１３０を直列に接続しているときを「回生モード」と呼び、車両の減速回生時以外に２つのバッテリ１２０、１３０を並列に接続しているときを「走行モード」と呼ぶことにする。
【０１４０】
次いで、上記構成を有する電源システム１００Ｂの動作について、図２２〜図２９を用いて説明する。ここで、図２２は、電源システム１００Ｂの全体動作を示すフローチャート、図２３は、図２２のバッテリ状態検出処理の内容を示すフローチャート、図２４は、図２２のモード処理の内容を示すフローチャート、図２５は、回生モードから走行モードへの切り換え手順を示す図、図２６は、走行モードから回生モードへの切り換え手順を示す図、図２７は、図２２の回生発電制御処理の内容を示すフローチャート、図２８は、図２７の発電制御処理の内容を示すフローチャート、図２９は、図２２の補充電処理の内容を示すフローチャートである。なお、これらのフローチャートは、図示しない記憶装置（例えば、ＲＯＭなど）に制御プログラムとして記憶されており、図示しないＣＰＵによって実行される。
【０１４１】
まず、ステップＳ１０００Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、図示しないイグニッション（ＩＧ）スイッチがＯＮされたか否かを判断する。具体的には、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、イグニッションスイッチがエンジンスタート位置（ＳＴ位置）に投入された場合に、イグニッションスイッチがＯＮされたと判断する。この判断の結果として、イグニッションスイッチがＯＮされた場合は（Ｓ１０００Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ２０００Ｂに進み、イグニッションスイッチがＯＮされていない場合は（Ｓ１０００Ｂ：ＮＯ）、待機する。
【０１４２】
ステップＳ２０００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、エンジン１１２を始動させる。具体的には、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、スタータリレー１７２をＯＮして、並列接続されたバッテリ１２０、１３０からスタータ１７０を通電させる。これにより、エンジン１１２が始動する。
【０１４３】
次に、ステップＳ３０００Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、バッテリ状態検出処理を行う。このバッテリ状態検出処理の内容は、図２３のフローチャートに示す通りである。
【０１４４】
まず、ステップＳ３１００Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、バッテリの測定を行う。具体的には、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、第１バッテリ１２０の電流（Ｉ１）と電圧（Ｖ１）を測定するとともに、第２バッテリ１３０の電流（Ｉ２）と電圧（Ｖ２）を測定する。第１バッテリ１２０の電流（Ｉ１）は、電流センサ１２２によって検出され、第２バッテリ１３０の電流（Ｉ２）は、電流センサ１３２によって検出される。
【０１４５】
そして、ステップＳ３２００Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、バッテリ状態の算出を行う。具体的には、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、例えば、電流センサ１２２の検出結果（充放電の電流値）を積算して第１バッテリ１２０のＳＯＣ（以下「ＳＯＣ１」と表記する）を算出し、また、電流センサ１３２の検出結果（充放電の電流値）を積算して第２バッテリ１３０のＳＯＣ（以下「ＳＯＣ２」と表記する）を算出する。このように、バッテリに流れ込む電流とバッテリから流れ出す電流を積算することによって（いわゆるクーロンカウント処理）、バッテリのＳＯＣを算出することができる。なお、バッテリ１２０、１３０のＳＯＣの算出方法は、クーロンカウント処理に限定されず、他の周知の任意の方法を採用することができる。その後、制御手順は、図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１４６】
次に、ステップＳ４０００Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、モード処理を行う。このモード処理の内容は、図２４のフローチャートに示す通りである。
【０１４７】
まず、ステップＳ４１００Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上であるか否かを判断する。ここで、車速が所定値以上であるか否かを判断するのは、現在の車速が回生発電に適しているか否か、つまり、回生発電に必要な運動エネルギが車両にあるか否かを判断するためである。回生エネルギは車両の運動エネルギを電気エネルギに変換したものであり、車速が低いと運動エネルギも小さいため、回生エネルギ量は期待できない。この判断の結果として、車速が所定値（１０ｋｍ／ｈ）未満である場合は（Ｓ４１００Ｂ：ＮＯ）、ステップＳ４２００Ｂに進み、車速が所定値（１０ｋｍ／ｈ）以上である場合は（Ｓ４１００Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ４４００Ｂに進む。
【０１４８】
ステップＳ４２００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、さらに、現在のモードが回生モードであるか否かを判断する。この判断の結果として、現在のモードが回生モードである場合は（Ｓ４２００Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ４３００Ｂに進み、現在のモードが回生モードでない場合は（Ｓ４２００Ｂ：ＮＯ）、すでに走行モードになっているものと判断して、直ちに図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１４９】
ステップＳ４３００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、スイッチ１４２および３つの車載リレー１５０〜１５４を制御して、モードを回生モードから走行モードに切り換える。このときの具体的な切り換え手順は、図２５に示す通りである。この切り換え手順により、２つのバッテリ１２０、１３０の接続を、安全かつ確実に、直列から並列に切り換えることができる。その後、制御手順は、図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１５０】
一方、ステップＳ４４００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、さらに、車両が減速中であるか否かを判断する。ここで、車両が減速中であるか否かは、例えば、車両の車速情報に基づいて、または、ブレーキの踏み込み度（ブレーキが踏まれているか否か）に基づいて判断される。この判断の結果として、車両が減速中でない場合は（Ｓ４４００Ｂ：ＮＯ）、ステップＳ４５００Ｂに進み、車両が減速中である場合は（Ｓ４４００Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ４７００Ｂに進む。
【０１５１】
ステップＳ４５００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、ステップＳ４２００Ｂと同様に、さらに、現在のモードが回生モードであるか否かを判断する。この判断の結果として、現在のモードが回生モードである場合は（Ｓ４５００Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ４６００Ｂに進み、現在のモードが回生モードでない場合は（Ｓ４５００Ｂ：ＮＯ）、すでに走行モードになっているものと判断して、直ちに図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１５２】
ステップＳ４６００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、ステップＳ４３００Ｂと同様に、スイッチ１４２および３つの車載リレー１５０〜１５４を制御して、モードを回生モードから走行モードに切り換える。このときの具体的な切り換え手順は、図２５に示す通りである。この切り換え手順により、２つのバッテリ１２０、１３０の接続を、安全かつ確実に、直列から並列に切り換えることができる。その後、制御手順は、図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１５３】
一方、ステップＳ４７００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、現在のモードが走行モードであるか否かを判断する。この判断の結果として、現在のモードが走行モードである場合は（Ｓ４７００Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ４８００に進み、現在のモードが走行モードでない場合は（Ｓ４７００Ｂ：ＮＯ）、すでに回生モードになっているものと判断して、直ちに図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１５４】
ステップＳ４８００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、スイッチ１４２および３つの車載リレー１５０〜１５４を制御して、モードを走行モードから回生モードに切り換える。このときの具体的な切り換え手順は、図２６に示す通りである。この切り換え手順により、２つのバッテリ１２０、１３０の接続を、安全かつ確実に、並列から直列に切り換えることができる。その後、制御手順は、図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１５５】
要するに、ステップＳ４０００Ｂのモード処理では、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上であり、かつ、車両が減速中である場合は、モードを回生モードに設定し、そうでない場合、つまり、車速が所定値（１０ｋｍ／ｈ）未満であり、または、車両が減速中でない（つまり、加速時や定常走行時、アイドリング時など）場合は、モードを走行モードに設定する。
【０１５６】
次に、ステップＳ５０００Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、回生発電制御を行う。この回生発電制御の内容は、図２７のフローチャートに示す通りである。
【０１５７】
まず、ステップＳ５１００Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、現在のモードが回生モードであるか否かを判断する。この判断の結果として、現在のモードが回生モードである場合（Ｓ５１００Ｂ：ＹＥＳ）、つまり、車速が所定値（１０ｋｍ／ｈ）以上であり、かつ、車両が減速中である場合は、ステップＳ５２００Ｂに進み、そうでない場合、つまり、現在のモードが走行モードである場合（Ｓ５１００Ｂ：ＮＯ）、つまり、車速が所定値（１０ｋｍ／ｈ）未満であり、または、車両が減速中でない（つまり、加速時や定常走行時、アイドリング時など）場合は、直ちに図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１５８】
ステップＳ５２００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、発電機１１０に対して発電制御を行う。この発電制御では、各バッテリ１２０、１３０の電圧Ｖ１、Ｖ２が所定値（例えば、１４.５Ｖ）を超えないように制御される。鉛バッテリは、あまり高い電圧を与えると、劣化が進むためである。また、この発電制御では、２つのバッテリ１２０、１３０の少なくともいずれか一方のＳＯＣが１００％以上になった場合、発電機１１０の発電を停止させる。鉛バッテリは、過充電によっても劣化が進むためである。この発電制御の内容は、図２８のフローチャートに示す通りである。
【０１５９】
まず、ステップＳ５２１０Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、第１バッテリ１２０の充電状態（ＳＯＣ１）が１００％以上であり、または、第２バッテリ１３０の充電状態（ＳＯＣ２）が１００％以上である、か否かを判断する。この判断の結果として、第１バッテリ１２０の充電状態（ＳＯＣ１）が１００％以上であり、または、第２バッテリ１３０の充電状態（ＳＯＣ２）が１００％以上である場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０の少なくともいずれか一方のＳＯＣが１００％以上になった場合は（Ｓ５２１０Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ５２２０Ｂに進み、そうでない場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０のＳＯＣが両方とも１００％未満である場合は（Ｓ５２１０Ｂ：ＮＯ）、ステップＳ５２３０Ｂに進む。
【０１６０】
ステップＳ５２２０Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、発電機１１０の発電を停止させる。その後、制御手順は、図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１６１】
一方、ステップＳ５２３０Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、さらに、第１バッテリ１２０の電圧（Ｖ１）が所定値（例えば、１４.５Ｖ）を超えており、または、第２バッテリ１３０の電圧（Ｖ２）が所定値（例えば、１４.５Ｖ）を超えている、か否かを判断する。この判断の結果として、第１バッテリ１２０の電圧（Ｖ１）が所定値（１４.５Ｖ）を超えており、または、第２バッテリ１３０の電圧（Ｖ２）が所定値（１４.５Ｖ）を超えている場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０の少なくともいずれか一方の電圧が所定値（１４.５Ｖ）を超えている場合は（Ｓ５２３０Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ５２４０に進み、そうでない場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０の電圧Ｖ１、Ｖ２が両方とも所定値（１４.５Ｖ）以下である場合は（Ｓ５２３０Ｂ：ＮＯ）、ステップＳ５２５０Ｂに進む。
【０１６２】
ステップＳ５２４０Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、発電機１１０への出力指令値を目標値（例えば、２９Ｖ）よりも低く設定する。その後、制御手順は、図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１６３】
一方、ステップＳ５２５０Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、発電機１１０への出力指令値を目標値（２９Ｖ）に設定する。その後、制御手順は、図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１６４】
なお、ステップＳ５２４０Ｂの制御内容は、上記の例に限定されない。この場合、所定値（１４.５Ｖ）を超えているバッテリの電圧を所定値（１４.５Ｖ）以下に下げることができれば、どのような制御方法を採用してもよい。例えば、いわゆるＰＩＤ制御を利用して、所定値（１４.５Ｖ）を超えているバッテリの電圧を所定値（１４.５Ｖ）に収束させる制御を行うことも可能である。
【０１６５】
次に、ステップＳ６０００Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、補充電処理を行う。この補充電処理は、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差が大きくならないようにするため、または、各バッテリ１２０、１３０のＳＯＣの値が所定値以下になったときに充電するための制御である。前者は、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差が大きくなると、直列の接続状態における充放電特性が劣化するためである。また、後者は、ＳＯＣが低下すると、鉛バッテリの劣化が進むためである。特に、本実施の形態では、第２バッテリ１３０は、第１バッテリ１２０と異なり、第１バッテリ１２０との接続が直列であっても並列であっても、常に放電している。そのため、バッテリ１２０、１３０の接続切り換え（直列⇔並列）を繰り返すと、２つのバッテリ１２０、１３０のＳＯＣは異なってくる傾向が強い。したがって、本実施の形態では、この補充電処理の必要性は高い。この補充電処理の内容は、図２９のフローチャートに示す通りである。
【０１６６】
まず、ステップＳ６１００Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、２つのバッテリ１２０、１３０が並列接続であるか否かを判断する。この判断は、例えば、現在のモードが走行モードであるか回生モードであるかによって行われる。この判断の結果として、２つのバッテリ１２０、１３０が並列接続である場合（Ｓ６１００Ｂ：ＹＥＳ）、つまり、現在のモードが走行モードである場合は、ステップＳ６２００Ｂに進み、２つのバッテリ１２０、１３０が直列接続である場合（Ｓ６１００Ｂ：ＮＯ）、つまり、現在のモードが回生モードである場合は、すでにバッテリ１２０、１３０への充電中であるため、直ちに図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１６７】
ステップＳ６２００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、第１バッテリ１２０の充電状態ＳＯＣ１が所定値Ａ未満であり、かつ、第２バッテリ１３０の充電状態ＳＯＣ２が所定値Ａ未満である、か否かを判断する。ここで、所定値Ａは、例えば、８０〜９０％の範囲内の適当な値である。この判断の結果として、第１バッテリ１２０の充電状態ＳＯＣ１が所定値Ａ未満であり、かつ、第２バッテリ１３０の充電状態ＳＯＣ２が所定値Ａ未満である場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０のＳＯＣが両方とも所定値Ａ未満である場合は（Ｓ６２００Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ６３００Ｂに進み、そうでない場合は（Ｓ６２００Ｂ：ＮＯ）、ステップＳ６４００Ｂに進む。
【０１６８】
ステップＳ６３００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、２つのバッテリ１２０、１３０を直列で同時に充電させる。具体的には、この場合、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、充電開始時に、車両が走行している限り、２つのバッテリ１２０、１３０の接続状態を並列から直列に切り換える。これにより、スイッチ１４２はＯＮ（閉）状態、第１車載リレー１５０はＯＦＦ（開）状態、第２車載リレー１５２はＯＦＦ（開）、第３車載リレー１５４はＯＮ（閉）状態となる。このときの補充電は、車両が減速中か否かにかかわらず、バッテリの劣化回避のために直ちに２つのバッテリ１２０、１３０に対して行う必要がある。このため、車両が減速中のときには、この機会を利用して、回生エネルギをバッテリ１２０、１３０に充電し、一方、車両が減速中でないとき、つまり、走行中のときには、発電機１１０を強制的に２９Ｖで発電させてバッテリ１２０、１３０を充電する。これにより、車両減速時に発電機１１０にて発生する回生エネルギまたは車両走行時に発電機１１０にて強制発電される電力が直列のバッテリ１２０、１３０に同時に充電される（発電機１１０→直列接続されたバッテリ１２０、１３０という充電回路）。このような同時充電は、２つのバッテリ１２０、１３０の少なくともいずれか一方のＳＯＣが所定値Ａ以上になるまで継続される。バッテリ１２０、１３０への充電が完了すると、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、バッテリ１２０、１３０の接続状態を直列から並列に戻す。なお、充電中は、上記のように、発電機１１０から第１バッテリ１２０、スイッチ１４２、および第３車載リレー１５４を介して一般負荷１８０への電力供給を行い（発電機１１０→第１バッテリ１２０→スイッチ１４２→第３車載リレー１５４→一般負荷１８０という給電回路）、車速が低下すると、この回路に加えて、さらに、第２バッテリ１３０からも第３車載リレー１５４を介して一般負荷１８０への電力供給を行う（第２バッテリ１３０→第３車載リレー１５４→一般負荷１８０という給電回路）。
【０１６９】
一方、ステップＳ６４００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、さらに、第１バッテリ１２０の充電状態ＳＯＣ１のみが所定値Ａ未満であるか否かを判断する。この判断の結果として、第１バッテリ１２０の充電状態ＳＯＣ１のみが所定値Ａ未満である場合は（Ｓ６４００Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ６５００Ｂに進み、そうでない場合は（Ｓ６４００Ｂ：ＮＯ）、ステップＳ６６００Ｂに進む。
【０１７０】
ステップＳ６５００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、第１バッテリ１２０のみを充電させる。具体的には、この場合、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、充電開始時に、バッテリ１２０、１３０を並列に接続した状態から、第３車載リレー１５４をＯＦＦ（開）状態にする。これにより、スイッチ１４２はＯＦＦ（開）状態、第１車載リレー１５０はＯＮ（閉）状態、第２車載リレー１５２はＯＮ（閉）状態、第３車載リレー１５４はＯＦＦ（開）状態となる。第１バッテリ１２０への充電は、電源ＥＣＵ１６０Ｂが発電機１１０を制御して、例えば、１４.５Ｖの発電により、発電機１１０から行われる（発電機１１０→第１バッテリ１２０という充電回路）。第１バッテリ１２０への充電中は、同時に、発電機１１０から第２車載リレー１５２を介して一般負荷１８０への電力供給を行う（発電機１１０→第２車載リレー１５２→一般負荷１８０という給電回路）。なお、第１バッテリ１２０への充電が完了すると、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、第３車載リレー１５４をＯＮ（閉）状態にしてバッテリ１２０、１３０の接続状態を並列に戻す。
【０１７１】
一方、ステップＳ６６００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、さらに、第２バッテリ１３０の充電状態ＳＯＣ２のみが所定値Ａ未満であるか否かを判断する。この判断の結果として、第２バッテリ１３０の充電状態ＳＯＣ２のみが所定値Ａ未満である場合は（Ｓ６６００Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ６７００Ｂに進み、そうでない場合は（Ｓ６６００Ｂ：ＮＯ）、ステップＳ６８００Ｂに進む。
【０１７２】
ステップＳ６７００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、第２バッテリ１３０のみを充電させる。具体的には、この場合、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、充電開始時に、バッテリ１２０、１３０を並列に接続した状態から、第１車載リレー１５０をＯＦＦ（開）状態にする。これにより、スイッチ１４２はＯＦＦ（開）状態、第１車載リレー１５０はＯＦＦ（開）状態、第２車載リレー１５２はＯＮ（閉）状態、第３車載リレー１５４はＯＮ（閉）状態となる。第２バッテリ１３０への充電は、電源ＥＣＵ１６０Ｂが発電機１１０を制御して、例えば、１４.５Ｖの発電により、発電機１１０から行われる（発電機１１０→第２車載リレー１５２→第３車載リレー１５４→第２バッテリ１３０という充電回路）。第２バッテリ１３０への充電中は、同時に、発電機１１０から第２車載リレー１５２を介して一般負荷１８０への電力供給を行う（発電機１１０→第２車載リレー１５２→一般負荷１８０という給電回路）。なお、第２バッテリ１３０への充電が完了すると、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、第１車載リレー１５０をＯＮ（閉）状態にしてバッテリ１２０、１３０の接続状態を並列に戻す。
【０１７３】
一方、ステップＳ６８００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、さらに、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差が所定値αよりも大きいか否かを判断する。本実施の形態では、上記のように、第２バッテリ１３０のほうはほとんど常に放電しているため、通常、第１バッテリ１２０よりも第２バッテリ１３０のほうが、ＳＯＣが小さくなりがちである。そこで、ここでは、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差として、ＳＯＣ１からＳＯＣ２を引いた値を求めている。また、所定値αは、例えば、２％である。この判断の結果として、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差（ＳＯＣ１−ＳＯＣ２）が所定値αよりも大きい場合は（Ｓ６８００Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ６９００に進み、そうでない場合、つまり、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差（ＳＯＣ１−ＳＯＣ２）が所定値α以下の場合は（Ｓ６８００Ｂ：ＮＯ）、直ちに図２２のメインフローチャートにリターンする。
【０１７４】
ステップＳ６９００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差を所定値α以下に抑えるため、ＳＯＣが大きい第１バッテリ１２０からのみ放電させる。具体的には、この場合、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、バッテリ１２０、１３０を並列に接続した状態から、第３車載リレー１５４をＯＦＦ（開）状態にする。これにより、スイッチ１４２はＯＦＦ（開）状態、第１車載リレー１５０はＯＮ（閉）状態、第２車載リレー１５２はＯＮ（閉）状態、第３車載リレー１５４はＯＦＦ（開）状態となる。このとき、第１バッテリ１２０は、第２車載リレー１５２を介して一般負荷１８０への電力供給を行うことによって、放電する（第１バッテリ１２０→第２車載リレー１５２→一般負荷１８０という給電回路）。この間、第２バッテリ１３０は、充放電を行わない。なお、２つのバッテリ１２０、１３０間のＳＯＣの差が所定値α以下になると、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、第３車載リレー１５４をＯＮ（閉）状態にしてバッテリ１２０、１３０の接続状態を並列に戻す。
【０１７５】
次に、ステップＳ７０００Ｂで、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、図示しないイグニッション（ＩＧ）スイッチがＯＦＦされたか否かを判断する。この判断の結果として、イグニッションスイッチがＯＦＦされた場合は（Ｓ７０００Ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ８０００Ｂに進み、イグニッションスイッチがＯＦＦされていない場合は（Ｓ７０００Ｂ：ＮＯ）、ステップＳ３０００Ｂに戻る。
【０１７６】
ステップＳ８０００Ｂでは、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、エンジン１１２を停止させる。具体的には、電源ＥＣＵ１６０Ｂは、エンジン１１２を停止させる制御信号を、エンジンの動作を制御する図示しないエンジンＥＣＵに出力する。これにより、エンジン１１２が停止する。
【０１７７】
このように、本実施の形態によれば、車両が減速して発電機１１０が回生エネルギを出力しているときは、バッテリ１２０、１３０を直列に接続して（回生モード）、発電機１１０にて発生する回生エネルギを、直列に接続したバッテリ１２０、１３０に、高い電圧で同時に充電する。したがって、シンプルかつ安価な構成により、車両減速時の回生エネルギを効率的に回収することができる。
【０１７８】
また、車両が減速していないとき、つまり、発電機１１０が回生エネルギを出力していないときは、バッテリ１２０、１３０を並列に接続して（走行モード）、回生エネルギを蓄電した並列接続のバッテリ１２０、１３０から一般負荷１８０へ、１２Ｖの電力をそれぞれ供給する。また、車両減速時に２つのバッテリ１２０、１３０を直列に接続しているときにも、第２バッテリ１３０から一般負荷１８０への１２Ｖの電力供給は、絶えず実行する。したがって、一般負荷１８０への電力供給も安定的に行うことができる。
【０１７９】
また、２つのバッテリ１２０、１３０として、技術的に確立されかつ比較的安価である鉛バッテリを使用した場合には、他の高性能バッテリ（例えば、リチウムイオンバッテリやニッケル水素バッテリなど）を使用した場合に比べて、システムとして低いコストで高い安全性を確保することができる。
【０１８０】
また、２つのバッテリ１２０、１３０として、同じ種類のバッテリ（鉛バッテリ）を使用するため、２つのバッテリ１２０、１３０をモジュール化することにより、設計の自由度が増大し、かつ、設置スペースも削減することができる。
【０１８１】
また、２つのバッテリ１２０、１３０の充電率（ＳＯＣ）がそれぞれ所定値以下、または、充電率（ＳＯＣ）の差が所定値以上の場合には、２つのバッテリ１２０、１３０の充電率を所定値以上にそろえる制御を行うため（補充電処理）、バッテリの劣化の進行を抑制することができる。
【０１８２】
なお、本実施の形態では、使用するバッテリの個数は２つであるが、特に限定されない。３つ以上のバッテリを直列または並列の接続状態に切り換え可能に構成することも可能である。
【０１８３】
２０１０年３月２９日出願の特願２０１０−０７５２７６、２０１０年３月２９日出願の特願２０１０−０７５２７７および２０１０年３月２９日出願の特願２０１０−０７５２７８の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明に係る車両用電源装置は、設計自由度の増大および設置スペースの削減を図りつつ、シンプルかつ安価な構成により、車両減速時の回生エネルギの回収を効率的に行い、かつ、電気負荷への電力供給を安定的に行うことができる車両用電源装置として有用である。
【符号の説明】
【０１８５】
１００、１００Ａ、１００Ｂ  電源システム
１１０  発電機
１１２  エンジン
１２０、１３０  バッテリ
１２０Ａ  電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）
１２２、１３２  電流センサ
１４０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４２  スイッチ
１５０、１５２、１５４、１５６  車載リレー
１６０、１６０Ａ、１６０Ｂ  電源ＥＣＵ
１７０  スタータ
１７２  スタータリレー
１８０  一般負荷（電装品）
【図１】
2011121974.tif 000003
【図２】
2011121974.tif 000004
【図３】
2011121974.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年7月29日(2011.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が減速しているときに回生電力を発生させる発電機と、
前記発電機に接続し、前記回生電力を蓄える第１蓄電デバイスと、
前記第１蓄電デバイスと直列に接続可能であり、前記回生電力を蓄える第２蓄電デバイスと、
前記第２蓄電デバイスと電装品とを接続／切断する第１スイッチと、を有し、
前記車両の状態に応じて、前記発電機、前記第１蓄電デバイス、前記第２蓄電デバイス及び前記電装品の電気的な接続状態を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記車両のエンジンが稼動中であって前記車両が減速しているときには、前記発電機が発生した回生電力を、前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスに充電させ、
前記車両のエンジンが停止中であるときには、前記第１スイッチをオンにし、前記第２蓄電デバイスから前記電装品に給電させる、
車両用電源装置。
【請求項２】
前記第１蓄電デバイスは電気二重層キャパシタまたは鉛バッテリであり、前記第２蓄電デバイスは鉛バッテリである、請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記発電機及び前記第１蓄電デバイスと前記電装品とを電気的に接続し、入力した直流電圧をより低い直流電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備え、
前記制御手段は、
前記車両のエンジンが稼動中であるときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを作動させ、前記第１スイッチをオフにし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記発電機が発生した回生電力、あるいは、前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスに充電された電力を前記電装品に給電させ、
前記車両のエンジンが停止中であるときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させ、前記第１スイッチをオンにする、
請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記発電機及び前記第１蓄電デバイスと前記電装品とを接続／切断する、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと並列な第２スイッチを有し、
前記制御手段は、
前記車両のエンジンが稼動中であるときには、前記第２スイッチをオフにし、
前記車両のエンジンが停止中であるときには、前記第２スイッチをオンにし、前記電装品に対して前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスを並列に接続し、前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスから前記電装品に給電させる、
請求項３記載の車両用電源装置。
【請求項５】
前記第１蓄電デバイスと前記電装品とを接続／切断する第３スイッチと、
前記第１蓄電デバイスと前記第２蓄電デバイスとを接続／切断する第４スイッチと、を有し、
前記制御手段は、
前記車両のエンジンが稼動中であって前記車両が減速しているときには、前記第１スイッチをオンにし、前記第３スイッチをオフにし、前記第４スイッチをオンにし、前記発電機が発生した回生電力を前記電装品に給電させ、
前記車両のエンジンが稼動中であって前記車両が減速していないとき、あるいは、前記車両のエンジンが停止中であるときには、前記第１スイッチをオンにし、前記第３スイッチをオンにし、前記第４スイッチをオフにし、前記電装品に対して前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスを並列に接続し、前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスから前記電装品に電力を供給させる、
請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項６】
前記発電機、前記第１蓄電デバイスと前記電装品とを接続／切断する第３スイッチを有し、
前記制御手段は、
前記車両のエンジンが稼動中であって前記車両が減速しているときには、前記第１スイッチをオンにし、前記第３スイッチをオフにし、前記発電機が発生した回生電力を前記電装品に給電させ、
前記車両のエンジンが稼動中であって前記車両が減速していないとき、あるいは、前記車両のエンジンが停止中であるときには、前記第１スイッチをオンにし、前記第３スイッチをオフにし、前記第２蓄電デバイスから前記電装品に電力を供給させる、
請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項７】
前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスの充放電電流をそれぞれ測定する電流センサ、を有し、
前記制御手段は、
前記電流センサが測定した値に基づいて前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスの充電率を算出し、
前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスの充電率が所定値以上になるように、前記発電機の出力電圧、及び、前記発電機、前記第１蓄電デバイス、前記第２蓄電デバイス及び前記電装品の電気的な接続状態を制御する、
請求項１記載の車両用電源装置。
【国際調査報告】
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